1、有機電解液體系鋰空氣電池因具備超高的理論比能量，在電動汽車、軍事等領域具有極大的應用潛力。然而，目前鋰空氣電池仍處在基礎研究的階段，很多基礎的技術難題有待進一步的研究和解決。本文主要研究了大孔/介孔分級多孔碳材料的構筑及其負載釕催化劑的過程，測試其作為鋰空氣電池空氣電極的電化學性能。
　　首先，選用甲醛和苯酚通過聚合作用，制備出低階酚醛樹脂，并溶入三嵌段共聚物F127作為軟模板，引入介孔。通過經(jīng)典的stober法制備出粒徑250n

2、m的均勻SiO2球，密堆積后作為硬模板，引入大孔。將溶解有F127的低階酚醛樹脂浸入密堆積的SiO2球，在惰性氣氛中碳化后，除去硬模板SiO2球便得到大孔/介孔分級多孔碳，研究了其作為鋰空氣電池正極材料的性能。N2吸脫附曲線屬于Ⅲ型曲線(P/P0=0.70~0.99)，證實了多孔碳介孔結構的存在，通過孔徑分布曲線可知其孔徑主要分布在6.595nm,8.878nm和18.528nm附近。BET測試結果表明大孔/介孔分級多孔碳的比表面積達到

3、451m2g-1，孔體積達到1.881ml/g。大孔結構能夠有效促進O2和Li+的傳輸，介孔結構可以增大活性比表面且為電極反應提供了充足的三相反應界面，較高的孔容可以容納更多的放電產物，進而極大的提高鋰空氣電池的放電比容量。測試結果表明大孔/介孔分級多孔碳對鋰空氣電池的ORR過程具有明顯的催化作用，放電電壓平臺高達2.79V。另外，大孔/介孔分級多孔碳的高倍率放電及循環(huán)性能優(yōu)異，即使在1000mA/g和2000mA/g的電流密度下，循環(huán)

4、次數(shù)分別可以達到100次和200次，只是放電截止電壓下降到1.0V以下。
　　本文繼續(xù)通過熱還原法在大孔/介孔分級多孔碳表面負載無定形金屬釕顆粒作為催化劑，先將多孔碳分散在Ru(NO3)3的EG溶液中，在氮氣氣氛中160℃熱還原3h，得到的均勻分布的無定形金屬釕顆粒的粒徑約為1-2nm。其對有機電解液體系鋰空氣電池OER過程的催化活性非常顯著，但是對ORR過程的催化作用并不明顯，具體體現(xiàn)在能夠有效降低充電過電位（降幅約0.3V），

5、進一步提高充放電性能和循環(huán)性能。相比于純大孔/介孔分級多孔碳，負載無定形金屬釕催化劑的大孔/介孔分級多孔碳的高倍率循環(huán)性能得到進一步的提升，在1000mA/g和2000mA/g的電流密度下，循環(huán)次數(shù)均可以達到100次，而且放電截止電壓有了明顯的提升。
　　繼而本文對科琴黑和大孔/介孔分級多孔碳在放電至2.0V時的產物進行了掃描電鏡（SEM）表征。研究發(fā)現(xiàn)，兩者的成核及結晶方式不同，前者為密集的片狀結構，后者為疏松多孔的三維花瓣狀結